難得的人腦實驗發現其獨有特性

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【大紀元2020年01月15日訊】(大紀元記者李少維編譯)現在科學家似乎比以前對大腦更加了解,可是很多研究都是基於鼠腦的實驗得到結論。近期一份發表在《科學》(Science)上的研究難得有機會用人腦組織進行實驗,得到一些令人震驚的新發現。

據Live Science報導,科學家認為人腦中大約有860億個神經元,互相之間通過複雜的聯繫協同合作。傳輸距離越長,電流信號越弱,而人腦樹突約是鼠腦的兩倍。

研究者之一德國洪堡大學(Humboldt University)的生物學家拉庫姆(Matthew Larkum)說,這意味著,如果信號在人腦傳輸的過程中沒有不同於鼠腦的特徵,抵達人腦樹突目的端的信號將比鼠腦的弱。他認為唯一的可能是,人腦中信號的交換機制與鼠腦不同。

研究人員得到一些從腦瘤患者和癲癇患者腦中切下來的部分組織進行實驗。沒有血液中氧氣的維持,這些腦細胞只能存活不到兩天。因此研究人員不間斷地工作,希望獲得盡可能多的資料。

在鼠腦的樹突中常見兩種信號:一種是由鈉觸發的一毫秒的峰值信號;另一種是鈣觸發的維持時間比前者長50~100倍的峰值信號。

而研究人員在人腦的樹突中,只看到一種信號:快速接連出現的、維持時間超短的峰值信號。研究者認為,這意味著人腦的神經元比鼠腦興奮度更高,才能傳輸更長的樹突距離。

另外,他們還發現雖然人腦神經元尖峰信號看起來像鼠腦受鈉激發的信號,可是卻是由鈣激發,這與鼠腦的情況相反。

研究人員還發現了更令他們驚訝的信息。

為了進一步了解人腦如何利用這些尖峰信號,他們將得到的結果輸入電腦建立虛擬神經元網絡。同時給樹突上成千上萬個刺激信號,研究每個樹突如何處理這些信號。

之前對鼠腦的研究中,科學家知道鼠腦的神經元將把輸入信號彙集在一起,當興奮性信號超過抑制性信號的時候,神經元才向神經網絡發出結果信號。

人腦樹突不是這樣。神經元的輸出與輸入呈反作用:得到的興奮性信號越多,神經元激發信號的可能性越低。

研究人員推測,可能人腦的樹突和神經元比我們之前所了解的要智慧得多,在收到信息的之後立刻單獨進行運算。

沒有參與這份研究的學者、加州大學洛杉磯分校的梅塔(Mayank Mehta)說:「看起來細胞不只是累積信息,也在丟棄信息。」這表明,人腦每個神經元都會先評估信息對整個網絡的價值,自動先過濾不必要的「噪音」信息。也可能是,不同的神經元對不同的信號敏感,因此負責著不同的任務。

研究人員表示,看來人腦不僅神經元網絡很強大,內部的每個神經元都有強大的運算能力。◇

責任編輯:朱涵儒

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